(57)【要約】【課題】溶液を効率よく使用することが可能な塗布装置を提供する。【解決手段】溶液タンク１０２の内部に沈設部材１３０が配置されており、これら沈設部材１３０が溶液タンク１０２に貯留された溶液１５０に沈められる。また、これら沈設部材１３０は、溶液１５０の液面１５１の高さが基準範囲内で維持されるように、高さが調整される。これにより、溶液１５０の液面１５１の高さを溶液供給用管１０８の端部１０９よりも高い位置に維持したり、基準範囲内に維持する場合において、溶液タンク１０２の内部における、高さを維持すべき溶液１５０の液面１５１より下方の部分の容積を減らすことができ、塗布に使用されない溶液１５０の量を減らすことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に溶液を塗布するヘッドと、
前記溶液を貯留する溶液タンクと、
前記溶液を前記溶液タンクの内部から前記ヘッドに供給する溶液供給用管と、
前記溶液タンクの内部に配置され、前記溶液に沈められる沈設部材とを有する塗布装置。
【請求項２】
前記溶液の液面の高さを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記溶液の液面の高さに応じて、前記沈設部材の高さを調整する制御部を有する請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記溶液の液面の高さが所定範囲内で維持されるように、前記沈設部材の高さを調整する請求項２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記溶液タンクは、底面が中心に向かって下方に傾斜した形状である請求項１乃至３のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項５】
前記沈設部材は、下面が前記溶液タンクの底面に沿った形状である請求項１乃至４のいずれかに記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等の対象物に溶液を塗布する塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示パネルの製造に際して、ガラス基板に配向膜等を形成するべく、インクジェット方式により基板に溶液を噴射塗布する塗布装置が用いられる。このような塗布装置は、複数のノズルを配置してなる個々のヘッドの噴射面から基板ステージに搭載されたガラス基板に向けて溶液を噴射塗布する。このような塗布装置においては、溶液タンクに溶液を貯留し、当該溶液タンクに気体を送り込み、その気圧によって、当該溶液タンクから溶液供給用の管を介してヘッドへ溶液が供給される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２３３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来の溶液の供給手段の一例を、図４を用いて説明する。このような供給手段は、ヘッド２０６へ供給するための溶液２５０を貯留する溶液タンク２０２を備える。溶液タンク２０２には、溶液供給用管２０４が、溶液タンク２０２の上端の蓋部を貫通して接続される。溶液供給用管２０４における溶液タンク２０２側の端部は、溶液タンク２０２の底部近傍まで延びている。また、溶液供給用管２０４の他端はヘッド２０６の給液口に接続される。溶液タンク２０２内の溶液２５０の液面２５１の高さ（水頭）は、ヘッド２０６から溶液２５０をガラス基板に向けて噴射塗布する際、ヘッド２０６の下面（溶液の噴射面）に対して所定の範囲に保つように管理される。すなわち、ヘッド２０６による溶液２５０の消費によって水頭が所定の範囲以下となったことが不図示の液面検出器によって検知されたならば、水頭が上限となるまで溶液補給用管２０７を介して溶液タンク２０２内に溶液２５０が補給される。
【０００５】
このような溶液タンク２０２においては、以下のような理由から、容積、水平方向の断面積、貯留する溶液の量が制約される。すなわち、基板に対する溶液２５０の塗布に先立ち、各ヘッド２０６内を溶液２０５で満たす必要がある。そこで、溶液タンク２０２は、これに必要な量の溶液２５０を一度に供給できるだけの容量が必要となる。また、ヘッド２０６による溶液２５０の消費に対する水頭の変化が緩慢である方が水頭の管理が容易である。そこで溶液タンク２０２の水平方向の断面積がある程度大きいことが望まれる。さらに、複数のガラス基板に対して連続的に溶液２５０を塗布する塗布作業中に、ノズル内への気泡の混入などの不具合が生じたときに、溶液タンク２０２内に加圧気体を供給し、ヘッド２０６内に所定量の溶液２５０を強制的に供給するメンテナンス動作を行う場合がある。そこで、このメンテナンス動作に必要な溶液２５０の量が確保できる高さ位置で水頭を管理することが望まれる。
【０００６】
このようなことから、溶液タンク２０２内には、比較的多くの量（少なくともメンテナンス動作に必要な量）の溶液２５０が貯留されている。そして、塗布対象の全ての基板に対する溶液２５０の塗布が完了したときには、溶液タンク２０２には、多くの量の溶液２５０が塗布に使用されないまま残ってしまう。溶液タンク２０２内に残った溶液２５０は使用されずに廃棄されることになるので、材料の無駄が生じていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、溶液を効率よく使用することが可能な塗布装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る塗布装置は、対象物に溶液を塗布するヘッドと、前記溶液を貯留する溶液タンクと、前記溶液を前記溶液タンクの内部から前記ヘッドに供給する溶液供給用管と、前記溶液タンクの内部に配置され、前記溶液に沈められる沈設部材とを有する。
【０００９】
この構成によれば、溶液タンクに貯留された溶液に沈設部材を沈めることにより、溶液の液面の高さをヘッドに対して所定範囲内に維持するので、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を減らすことができる、換言すれば、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。
【００１０】
また、本発明に係る塗布装置は、前記溶液の液面の高さを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記溶液の液面の高さに応じて、前記沈設部材の高さを調整する制御部を有する。
【００１１】
この構成によれば、溶液の液面の高さに応じて、沈設部材の高さを調整することにより、当該沈設部材の溶液に対する沈設量が変化し、その結果、溶液の液面の高さが調整される。
【００１２】
同様の観点から、本発明に係る塗布装置は、前記制御部が、前記溶液の液面の高さが所定範囲内で維持されるように、前記沈設部材の高さを調整する。
【００１３】
また、本発明に係る塗布装置は、前記溶液タンクが、底面が中心に向かって下方に傾斜した形状である。
【００１４】
この構成によれば、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を更に減らすことができる、換言すれば、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。
【００１５】
また、本発明に係る塗布装置は、前記沈設部材が、下面が前記溶液タンクの底面に沿った形状である。
【００１６】
この構成によれば、沈設部材の下面を溶液タンクの底面に沿った形状とすることで、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を更に減らすことができ、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、溶液タンクの内部における、高さを維持すべき溶液の液面より下方の部分の容積を減らすこと、換言すれば、塗布に使用されない溶液の量を減らすことにより、溶液を効率よく使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す図である。
【図２】塗布装置における、ヘッドに溶液を供給する部分の構成を示す図である。
【図３】塗布装置における、沈設部材を下方に移動させた状態を示す図である。
【図４】従来の塗布装置における、ヘッドに溶液を供給する部分の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す図である。図１に示す塗布装置１０は、液晶表示パネルの製造に際して、インクジェット方式によりガラス基板２０に溶液を噴射塗布して、配向膜を形成するものである。
【００２１】
塗布装置１０は、ベース１１を備え、ベース１１の上面には所定の間隔で配置された一対のレール１２が水平方向に敷設されている。このレール１２には、基板ステージ１３が移動可能に取り付けられる。この基板ステージ１３は、不図示の駆動源によってレール１２に沿って水平方向（図１のＹの方向）に移動する。基板ステージ１３の上面には、多数の支持ピン１４が取り付けられている。この支持ピン１４によって、ガラス基板２０は、基板ステージ１３上で支持される。
【００２２】
基板ステージ１３の移動経路の上方には、複数のヘッド１７が基板ステージ１３の移動方向（Ｙ方向）に直交するＸ方向に沿って設けられている。これらヘッド１７は、下面に不図示の複数個のノズルがＸ方向に沿って配列されており、この下面が噴射面となって、ヘッド１７の下を通過する基板ステージ１３に載置されたガラス基板２０に向けて、当該ガラス基板２０の上面に配向膜を形成するための溶液（例えばポリイミド溶液）をインクジェット方式で噴射塗布する。
【００２３】
図２は、塗布装置１０における、ヘッド１７に溶液を供給する手段の構成を示す図である。溶液供給手段は、溶液タンク１０２、蓋部１０６、溶液供給用管１０８、溶液貯留用管１１０、気体供給用管１１２、液面確認用管１１４、液面検出部１１６、第１開閉弁１１８、第２開閉弁１２０、第３開閉弁１２２、制御部１２４、沈設部材１３０を備えてなる。
【００２４】
溶液タンク１０２は、底面１０３が中心に向かって下方に傾斜した底部を備えた略円筒形状の容器である。この溶液タンク１０２には、上部に蓋部１０６が取り付けられることで、内部を密閉状態にすることができる。
【００２５】
溶液タンク１０２には、溶液供給用管１０８が蓋部１０６を貫通して接続されており、その溶液供給用管１０８の溶液タンク１０２側の端部１０９は溶液タンク１０２の底面近傍まで延びている。この溶液供給用管１０８は、他方の端部が分岐されて各ヘッド１７の給液口に接続される。溶液供給用管１０８は、溶液タンク１０２からの溶液１５０をヘッド１７へ送り出すためのものであり、中間部分に第１開閉弁１１８が設けられている。
【００２６】
また、溶液タンク１０２には、溶液貯留用管１１０が、蓋部１０６を貫通してその端部が溶液タンク１０２の内部に位置するように取り付けられている。この溶液貯留用管１１０は、溶液タンク１０２と不図示の貯蔵タンクとを接続し、貯蔵タンクからの溶液１５０を溶液タンク１０２へ送り込むためのものであり、中間部分に第２開閉弁１２０が設けられている。
【００２７】
また、溶液タンク１０２には、気体供給用管１１２が、蓋部１０６を貫通してその端部が溶液タンク１０２の内部に位置するように取り付けられている。この気体供給用管１１２は、溶液タンク１０２と不図示の気体供給機構とを接続し、気体供給機構からの気体である窒素ガスを溶液タンク１０２へ送り込むためのものであり、中間部分に第３開閉弁１２２が設けられている。
【００２８】
更には、溶液タンク１０２の底面１０５には、液面確認用管１１４の一端が取り付けられている。この液面確認用管１１４は、溶液タンク１０２の底面１０３から水平方向に延在し、更に上方に延在する。この液面確認用管１１４の上方に延在する部分には、液面検出器１１６が取り付けられている。この液面検出器１１６は、液面確認用管１１４内の溶液１５０の液面の高さを検出する。ここで、溶液タンク１０２に貯留された溶液１５０の液面１５１の高さと、液面確認用管１１４内の溶液１５０の液面の高さとは一致する。従って、液面検出器１１６は、間接的に溶液タンク１０２内の溶液１５０の液面１５１の高さを検出することになる。
【００２９】
また、溶液タンク１０２には、上下方向に移動可能な沈設部材１３０が設けられている。すなわち、沈設部材１３０には、蓋部１０６上に設けられた上下駆動部１２５によって上下動され、蓋部１０６を貫通して溶液タンク１０２内に垂下する棒状の昇降部材１２５ａが連結されており、上下駆動部１２５の駆動によって、昇降部材１２５ａを介して沈設部材１３０の高さ調節が可能となっている。沈設部材１３０の下面１３２は、溶液タンク１０２の底面１０３に沿った形状である。
【００３０】
制御部１２４は、不図示の貯蔵タンクから溶液タンク１０２への溶液１５０の補給と、不図示の気体供給機構から溶液タンク１０２への窒素ガスの送り込み、沈設部材１３０の高さ調整等の各制御を行う。
【００３１】
次に、所定のロットのガラス基板２０に対して溶液１５０を塗布する動作について説明する。なお、本実施の形態においては、所定のロットの初期から後半にかけての通常の塗布段階と、ロットの終了段階とで、溶液タンク１０２の溶液１５０の液面１５１の高さ（水頭）の制御の仕方が異なる。そこで、まず、通常の塗布段階について説明する。
【００３２】
まず最初に、各ヘッド１７内に溶液１５０を充填する。すなわち、塗布を開始する前は、ヘッド１７内に溶液１５０が充填されていないから、各ヘッド１７に溶液１５０を供給してヘッド１７に溶液１５０を充填する。この場合、溶液タンク１０２内を、不図示の貯留タンクから溶液貯留用管１１０を介して溶液１５０を供給することによって、充分な量の溶液１５０で満たす。この状態で、気体供給用管１１２を介して溶液タンク１０２内へ加圧した窒素ガスを所定時間供給し、溶液供給用管１０８及び各ヘッド１７へ溶液１５０を圧送する。所定時間が経過し、各へッド１７への溶液１５０の充填が完了したならば、制御部１２４は液面検出器１１６による検出値を読み取りつつ溶液貯留用管１１０を介して溶液タンク１０２内へ溶液１５０を補給し、溶液タンク１０２内の溶液１５０の水頭が許容範囲（ヘッド１７の噴射面から距離Ｌの位置を中央とする所定範囲）内となるように調整する。なお、このとき、沈設部材１３０は、上下駆動部１２５によって上昇させられて、溶液１５０の液面１５１よりも高い位置に位置付けられている。
【００３３】
このようにして、各ヘッド１７に溶液１５０を充填したならば、溶液１５０を塗布すべきガラス基板２０を基板ステージ１３上に順次供給する。ガラス基板２０を載置した基板ステージ１３の移動中、ガラス基板２０がヘッド１７の下を通過するタイミングに合わせてヘッド１７の各ノズルから溶液１５０を吐出させる。このとき、各ノズルから所定量の溶液１５０の液滴が所定の時間間隔で吐出されるから、ガラス基板２０の上面には行列状に溶液１５０の液滴が塗布される。ガラス基板２０に塗布された溶液１５０の液滴は、ガラス基板２０上で濡れ広がって互いに接触し合い、一体化して膜を形成する。
【００３４】
このような塗布が行われることによって、溶液タンク１０２内に貯留された溶液１５０が消費されるので、溶液タンク１０２内の溶液１５０の水頭が徐々に下がっていく。溶液１５０の水頭は、液面検出器１１６によって検出されているので、制御部１２４は液面検出器１１６による検出値が水頭の許容範囲（ヘッド１７の噴射面から距離Ｌの位置を中央とする所定範囲）の下限に達したと判定すると、第２開閉弁１２０を開放し、溶液タンク１０２内への溶液１５０の補給を開始する。溶液１５０の補給は、液面検出器１１６による検出値が水頭の許容範囲の上限に達するまで継続される。制御部１２４は、液面検出器１１６による検出値が水頭の許容範囲の上限に達したと判定すると、第２開閉弁１２０を閉じる。通常の塗布段階において、制御部１２４は、上述のようにして溶液タンク１０２内の溶液１５０の水頭を許容範囲内で一定に保つ制御を行う。なお、上述の動作中、沈設部材１３０は、上下駆動部１２５によって上昇させられて、溶液１５０の液面１５１よりも高い位置に位置付けられたままである。
【００３５】
次に、ロットの終了段階について説明する。
ロットの終了段階において、溶液タンク１０２内に貯留された溶液１５０が消費されて、溶液タンク１０２内の溶液１５０の水頭が許容範囲の下限に達した場合、不図示の貯留タンクからの溶液１５０の補給は行わず、つまり、第２開閉弁１２０を閉じたまま、沈設部材１３０を徐々に下降させる。すなわち、制御部１２４は、上下駆動部１２５を制御して沈設部材１３０を徐々に下降させ、沈設部材１３０を貯留された溶液１５０中に沈下させる。このようにして沈設部材１３０が下方に移動すると、図２に示す状態から図３に示す状態に遷移し、沈設部材１３０によって溶液１５０が押しのけられるので、その結果、溶液１５０の液面１５１の高さが上昇し、水頭が許容範囲内で維持される。なお、このとき制御部１２４は、液面検出器１１６の検出値を監視し、液面検出器１１６の検出値が水頭の許容範囲の上限に達したと判定した時点で、沈設部材１３０の下降を停止させる。
【００３６】
溶液タンク１０２内の溶液１５０が更に消費されて再び水頭が許容範囲の下限に達した場合、上述と同様にして沈設部材１３０を下降させる。このような動作を繰り返して、今回のロットの最後のガラス基板２０までの溶液１５０の塗布を行う。ここで、通常の塗布段階の制御からロット終了段階の制御に切り換えるタイミングは、沈殿部材１３０の体積（排水量）、１枚のガラス基板２０の塗布に要する溶液１５０の量に基づいて決定すればよい。例えば、沈設部材１３０の体積（排水量）が、１０枚分のガラス基板２０の塗布に要する溶液１５０の量に相当するのであれば、今回のロットのガラス基板２０が残り１０枚に達した時点で、溶液タンク１０２内の水頭の制御を、通常の塗布段階の制御からロット終了段階の制御へ切り替えるようにすればよい。
【００３７】
なお、今回のロットの全てのガラス基板２０の塗布に要する溶液１５０の量が、沈殿部材１３０の体積以下である場合、今回のロットの１枚目のガラス基板２０から上述のロット終了段階の制御、すなわち、沈殿部材１３０の下降によって水頭を許容範囲内に保つ制御をしてもよい。
【００３８】
このように、本実施形態の塗布装置では、溶液タンク１０２の内部に沈設部材１３０が配置され、この沈設部材１３０が溶液タンク１０２に貯留された溶液１５０に沈められる。更には、溶液１５０の液面１５１の高さが基準範囲内で維持されるように、この沈設部材１３０の高さが調整される。これにより、溶液１５０の液面１５１の高さを溶液供給用管１０８の端部１０９よりも高い位置に維持したり、基準範囲内に維持する場合において、溶液タンク１０２の内部における、高さを維持すべき溶液１５０の液面１５１より下方の部分の容積を減らすことができる、換言すれば、塗布に使用されない溶液１５０の量を減らすことができる。
【００３９】
また、溶液タンク１０２の底面１０３が中心に向かって下方に傾斜した形状であり、沈設部材１３０の下面１３２が、その溶液タンク１０２の底面１０３に沿った形状であり、これによっても、溶液タンク１０２の内部における、高さを維持すべき溶液１５０の液面１５１より下方の部分の容積を減らすことができ、塗布に使用されない溶液の量を減らすことができる。
【００４０】
なお、上述した実施形態では、塗布装置は、インクジェット方式によりガラス基板２０に溶液１５０を噴射塗布したが、他の方式でガラス基板２０に溶液１５０を塗布する場合にも同様に本発明を適用することができる。また、溶液１５０の塗布の対象は、ガラス基板２０に限定されるものではなく、他の対象物であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る塗布装置は、溶液を効率よく使用することが可能となり、塗布装置として有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  塗布装置
１１  ベース
１２  レール
１３  基板ステージ
１４  支持ピン
１７  ヘッド
２０  ガラス基板
１０２  溶液タンク
１０３  溶液タンクの底面
１０６  蓋部
１０８  溶液供給用管
１０９  溶液供給用管の端部
１１０  溶液貯留用管
１１２  気体供給用管
１１４  液面確認用管
１１６  液面検出器
１１８  第１開閉弁
１２０  第２開閉弁
１２２  第３開閉弁
１２４  制御部
１３０  沈設部材
１３２  沈設部材の下面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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